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自旋交叉化合物在分子开关材料,信息显示材料,存储材料等相关方面,具有很大的应用前景和重要的理论意义,已经引起了世界上相关科学研究者的极大兴趣,并逐渐受到重视。因此,研究出具有与实际生活相关的分子开关器件和分子材料,是当今自旋交叉化合物领域所研究的重要目标。本文选用的是以[Hg(SCN)4]2-为前驱体,结合不同的桥联配体,采用不同的合成方法和结晶方法来设计自旋交叉体系。在此基础上,进一步分析结构和性质之间的关系,并尝试用不同的调控手段对自旋交叉性质进行调控,从而讨论影响自旋交叉化合物自旋状态转换的因素,达到进一步优化其磁学性质的目的,以期得到性能良好的自旋交叉分子磁性材料。本文主要研究内容如下:1.以4,4’位双齿吡啶类配体包括4,4’bipy,bpe,tvp,4-azpy,PQJ,YXPJ,Pz与过渡金属Fe(Ⅱ)反应,第一次以[K2Hg(SCN)4]作为前驱体(此前[K2Hg(SCN)4]从未用于自旋交叉领域),在室温条件下,通过溶剂扩散的方法,组装合成了七个结构新颖的Hg-Fe配合物,分别为配合物:{FeⅡ[(HgⅡ(SCN)3)2](4,4’bipy)2}(1);{FeⅡ[(HgⅡ(SCN)4)](bpe)2}Ⅱ(2);{FeII[(HgII(SCN)3)2](azpy)2}Ⅱ(3);{FeⅡ[(HgⅡ(SCN)4)](Pz)2}n(4);{FeⅡ[(HgⅡ(SCN)3)2](PQJ)2}n(5);{FeⅡ[(HgⅡ(SCN)3)2](Y XPJ)2}Ⅱ(6);{FeⅡ[(HgⅡ(SCN)3)2](tvp)2}n(7)。以红外光谱和元素分析对其配合物进行了表征,并且用单晶X-射线衍射进行了结构分析。通过研究,发现配合物1,3-7为二维网状空间结构,而配合物2,4为三维网状结构。变温磁化率表明配合物1,5-7属于自旋交叉配合物,其中配合物1是存在多步自旋交叉。配合物2,4中,没有发生高低自旋转换,Fe原子的自旋状态随着温度的变化一直呈现高自旋状态。这些配合物的结构和性质的不同,进一步说明了有机配体的刚柔性,长度,电负性对所形成的配合物的空间维度结构和顺磁金属原子的自旋状态都会有明显的影响。这些实验数据为深入研究自旋交叉体系的结构与性质的关系做出了一定的贡献,同时为合成新的自旋交叉配合物也提供了新的思路。2.以3,3’位双齿吡啶类配体包括3,3’bipy,3-azpy,与过渡金属Fe(Ⅱ)反应,以[K2Hg(SCN)4]作为前驱体,在室温的条件下,通过溶剂扩散的方法,组装合成了二个结构新颖的 Hg-Fe 配合物:{FeⅡ[(HgⅡ(SCN)4)](3,3’-bipy)2}n(1)和{FeⅡ[(H gⅡ(SCN)4)](3-azpy)2}n(2)。以红外光谱和元素分析对配合物进行了表征,并且用单晶X-射线衍射进行了结构分析。分析结果表明配合物1-2都是结构类似的三维网状空间结构。这两个配合物变温磁化率的测定表明在配合物1-2中无自旋交叉现象的存在。这些配合物的结构,性质与基于4,4’-Py所得到的配合物有所不同,进一步说明了有机配体的结构,空间构型,配位原子位置对所形成的配合物的空间维度结构,顺磁金属原子的自旋状态都会有明显的影响。3.以单齿吡啶类配体包括3-Fpy,3-Clpy,3-Brpy,3-Ipy,与过渡金属Fe(Ⅱ)反应,以[K2Hg(SCN)4]作为前驱体,在室温的条件下,通过溶剂扩散的方法,组装合成了三个结构新颖的Hg-Fe配合物和一个单核Fe配合物,分别为配合物:{FeⅡ[(HgⅡ(SCN)4)](3-Fpy)2}Ⅱ(1);{FeⅡ[(HgⅡ(SCN)4)](3-Clpy)2}Ⅱ(2);{FeⅡ[(H gⅡ(SCN)4)](3-Brpy)2}n(3);FeⅡ[(SCN)2](3-Ipy)4(4)。以红外光谱和元素分析对其配合物进行了表征,并且用单晶X-射线衍射进行了结构分析。分析结果表明配合物1-3属于三维空间结构,配合物1发生了约50%的HS→LS的转化,配合物2由于磁化率第一次下降和第二次下降时的温度曲线变化现象不明显,说明配合物可能存在自旋交叉行为。配合物3是高自旋配合物,配合物4属于单核原子结构化合物。4.以二丙烯三胺与水杨醛缩合反应生成席夫碱配体后,再与氯化铁反应生成[FeⅢ(saldptn)]Cl 前驱体,再与氰根前驱体 K[FeⅢ(bpb)(CN)2],K[CoⅢ(bpb)(C N)2]和bipy、DMAP配体,通过溶剂挥发的方法,进行自组装合成了四个结构新颖的配合物,分别为配合物:{[FeⅢ(bpb)(CN)2][FeⅢ(saldptn)]}·CH3OH·H2O(1);{[CoⅢ(bpb)(CN)2][FeⅢ(saldptn)]}·CH3OH(2);{[FeⅢ(saldptn)](DMAP)}B(C6H5)4(3);{[FeⅢ(saldptn)]2(bipy)}[B(C6H5)4]2(4)。以红外光谱、元素分析对其配合物进行了简单的结构表征,并且用单晶X-射线衍射分析进行了进一步确证。分析结果表明配合物1,2,4都为双核配合物,配合物1和2两个金属中心通过氰根桥连,配合物4两个金属中心通过吡啶双齿配体桥联。配合物3中的铁原子与单齿DMAP配体上的氮原子连接,形成单核配合物。变温磁化率的测定,表明了配合物1和2都是顺磁的,并没有特别明显的自旋交叉现象的存在。配合物3和4的磁化率测试表明,随着温度的降低出现了自旋交叉现象。这些配合物的结构和性质的不同,进一步说明了氰根和吡啶配体场强弱的不同,对所形成的配合物的结构和顺磁金属原子的自旋状态都会产生影响。